一文秒懂摩擦焊!

作者: cnpim CNPIM 07月23日



搅拌摩擦焊也称FSW (Friction Stir Welding),是美国焊接研究所在1991年发明的一种在机械力和摩擦热,共同作用下的新型固相连接技术。虽然这项技术起步较晚,但由于出色的环保以及焊接能力,迅速引起了各大厂家的关注。





在搅拌摩擦焊接过程中,一个带有特殊轴肩和针凸的柱形搅拌头会旋转着缓慢插入被焊接工件中,通过剧烈的搅拌、摩擦以及压力作用,焊缝的金属材料发生塑性软化,当搅拌头旋转着向前移动时,热塑化的金属材料会从搅拌头前沿向后方转移,并在搅拌轴肩的作用下受到摩擦和锻压,最终得到精细的锻造组织接头。它充分利用了摩擦生热的原理,而且通过加压的方式,防止受热后的金属材料发生严重变形,并将两块金属迅速地“粘接”在一起。巧妙的将加热加压方式组合在一起。





现在来说它能应用在多种汽车零部件的制造中,比如说轮毂、后桥、铝合金电池托盘、发动机壳体内衬、侧体内衬加强件、车门加强结构件、大型挤压成型件的拼接等。


就这些组件,福特、宝马、菲亚特、通用、奔驰和沃尔沃等都有所涉猎。但这项技术也同它的使用范围一样,主要由供应商独立研发,或供应商与车企共同研发的方式。技术储备上,占据主导地位的仍是供应商。


我们知道铝、镁合金一类的轻质合金在焊接中有着接头软化严重、易形成氧化膜、容易产生气孔和热裂纹、焊接变形严重等缺点。而搅拌摩擦焊正好能地解决这类问题:早在2005年,2005 Ford GT上就使用了这项技术,来焊接镁铝合金。可以说,摩擦焊是最适合铝合金材质的焊接工艺之一。




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摩擦焊的优势


为了在降低车重的同时保证刚度,铝合金中常会添加强化元素(如Mg)。激光焊接由于电弧焊接温度高,强化元素容易烧失,焊缝强度以及整车性能会受到影响,而焊接温度较低的摩擦焊就没有这个问题。激光焊接工艺难度大,焊接质量很容易出现反复。

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摩擦焊的提升空间


搅拌摩擦焊并不是一种绝对完美的焊接方式,比如说焊接速度就是一大问题,通常来说这种焊接方式的速度在100mm/min左右,要知道同样可以不间断焊接的激光焊接,其一般速度在3000mm/min左右。


要提到搅拌摩擦焊的最新动态,最让人激动的就是能源部太平洋西北国家实验室(PNNL)的最新研究,他们通过与通用汽车公司、美铝以及美国铁姆肯(TWB)公司合作,使得搅拌摩擦焊的速度提高了10倍之多,大大降低了生产时间和成本,同时还得到了更轻更牢固的零部件。据报道,改进后的工艺可以使得车门重量减轻62%,而成本则可以降低25%。

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结语


现在看,搅拌摩擦焊还是一种新兴技术,普及率不是很高。但随着轻量化成为共识,铝镁合金材料受到空前重视,这势必会让摩擦焊技术异军突起。


另外,随着环保意识增强,水性涂料、免中涂工艺、摩擦焊等绿色造车技术,会逐渐替代一些“懂车帝”口中的激光焊、空腔注蜡、车漆厚等,而成为一股新的技术清流。


文章来源:中国铝业网


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